trong vng cấm nhưng rất gần vng dẫn.
Mức tạp chất nhận
Al pha vào Si tạo thành mức tạp chất đôno nằm trong vùng cấm, nhưng rất gần đỉnh vùng hoá trị.
83
gọi là tạp chất cho hay tạp chất đôno (donor). Như vậy tạp chất đôno làm phát sinh el ectron dẫn mà không tạo ra lỗ trống. Do đó, trong bán dẫn, số electron lớn hơn số lỗ trống rất nhiều, bán dẫn đó gọi là bán dẫn loại n(negative).
Khi pha Al vào Si, thì tạp chất này tạo thành mức tạp chất nằm trong vùng cấm, nhưng rất gần đỉnh vùng hoá trị. Electron hoá trị chỉ cần có năng lượng bằng khoảng cách từ đỉnh vùng hoá trị đến mức tạp chất là có thể chuyển lên mức tạp chất và do đó tạo thanh lỗ trống trong dải hoá trị. Khi đó nguyên tử tạp chất bị ion hoá. Tạp chất loại ta đang xét có nhiệm vụ tiếp nhận electron từ vùng hoá trị để tạo thành lỗ trống nên được gọi là tạp chất nhận hay là tạp chất axepto (acceptor). Tạp chất axepto tạo ra lỗ trống mà không tạo ra electron. Do đó trong bán dẫn, số lỗ trống nhiều hơn số electron rất nhiều, bán dẫn đó gọi là bán dẫn loại p (positive).
Nếu pha cả hai loại tạp chất thì bán dẫn tinh khiết (i) có thể trở thành bán dẫn loại n hay hay bán dẫn loại p là tùy vào tỉ lệ giữa 2 loại tạp chất.
Tóm lại, bằng vào việc chọn tạp chất và nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại mong muốn.
5.3.1. Lớp chuyển tiếp p - n
Lớp chuyển tiếp p - n là cơ sở cho rất nhiều ứng dụng của bán dẫn. Giả sử có một thanh bán dẫn, mà bằng cách pha tạp chất thích hợp vào ta có được phần bên trái là bán dẫn p, còn phần bên phải là bán dẫn n. Giữa hai bán dẫn này hình thành một mặt phân cách có tính chất đặc biệt, gọi là lớp tiếp xúc p -n
5.3.2. Tiếp giáp P-N cân bằng
Đây là trạng thái không có điện áp ngoài đặt vào tiếp giáp. Trước khi tiếp xúc, mỗi loại bán dẫn nằm trong trạng thái cân bằng. Giả sử nồng độ tạp chất cho, tạp chất nhận, nồng độ điện tử và lỗ trống phân bố đều trên toàn bộ chất bán dẫn.
Khi cho hai loại bán dẫn p và n tiếp xúc nhau (Hình19). Tại bề mặt của lớp tiếp xúc S, lỗ trống sẽ khuếch tán từ p sang n, ngược lại điện tử sẽ khuếch tán từ n sang p (do sự chênh lệch về nồng độ). Trong đó: p P là nồng độ lỗ trống trong bán dẫn loại P. n P là nồng độ điện tử trong bán dẫn loại P. n Nlà nồng độ điện tử trong bán dẫn loại N. p Nlà nồng độ lỗ trống trong bán dẫn loại N.
Chuyển động trên gọi là chuyển động khuếch tán, một trong những chuyển động cơ bản của các hạt tải điện trong môi
Hình 18. Tiếp giáp p-n cân bằng
x S P N - - - + + + d nP pP nN pN utx E x
trường bán dẫn. Sự chuyển động khuếch tán này tạo ra dòng điện khuếch tán Ikt kt dn I qD dx (1.42)
với q : Điện tích của động tử (q = -e nếu là điện tử, q = +e nếu là lỗ trống)
dn